Question

【題目】如圖1所示的是一艘依靠太陽能驅動的船，該船長30m，寬15m，滿載時排水量為80 t，船的表面安裝有太陽能電池板，接收太陽能的功率為2.0×105W，若接收的太陽能只用來驅動船前進。在一次航行中從某一時刻開始，太陽能船受到水平方向的牽引力F隨時間t的變化關系如圖2所示，船的運動速度v隨時間t的變化關系如圖3所示。（g取10 N/kg）求：

(1)太陽能船從河流駛入海洋時，船受到的浮力大小將___（選填“變大”“變小”或“保持不變”），船體會______（選填“上浮一些”“ 下沉一些"或“保持不變”）；

(2)太陽能船滿載時受到的浮力______；

(3)太陽能船勻速行駛的50s內牽引力做的功______；

(4)太陽能船勻速行駛的過程中太陽能船的效率______。

Answer 1

【答案】保持不變 上浮一些 8×105 N 2×106J 20%

【解析】

(1)[1][2]太陽能船從河流駛入海洋時，處于漂浮狀態，受到河水和海水的浮力都等于輪船受到的重力，浮力保持不變，海水的密度大于河水的密度，由F浮=ρ液gV排可知，船排開水的的體積變小，上浮一些。

(2)[3]滿載時太陽能船受到的浮力

F浮=G排=m排g=80×103kg×10N/kg= 8×105 N

(3)[4]由圖3可知第50 s到第100 s內船勻速行駛且速度v=0.5m/s，由圖2可知第50 s到第100s內牽引力F牽=8×104N，船行駛的距離

s=vt=0.5m/s×50s=25m

第50s到100s內牽引力做的功

W=F牽s=8×104N×25 m=2×106J

(4)[5]由題可知，太陽能電池板接收太陽能的功率為2.0×105 W，則第50s到第100s內船勻速行駛的過程中，太陽能電池板接收到的太陽能

E=Pt=2.0×105 W×50s=1×107 J

太陽能船的效率